同步电动机的运行方法及运行系统技术方案

本发明专利技术公开了一种同步电动机的运行方法及运行系统。所述同步电动机的运行系统包括：控制器，提供电机电源，记录电机当前参数和接法；程序控制单元，接收所述控制器的信号，设定电机下一个接法；切换控制电路，包括多个与定子绕组连接的开关，根据程序控制单元的信号对开关进行选择性连接；编码器，接受控制器发出的指令进行相位调节。采用本发明专利技术所涉及的同步电动机的运行系统，可代替传统的异步电动机与变速箱的结合来进行调速。不仅可以达到上述目的，而且能精简机械设备的传动装置，并提高效率，节约成本，而且降低能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电机控制领域，具体说涉及一种同步电动机的运行方法。本专利技术还涉及一种电机的运行系统，具体说为一种永磁同步电动机的运行系统。
技术介绍
目前的永磁同步电动机均以固定的接法(Y接或A接)运行。永磁同步电动机运行时，随着转速升高，由于永磁体的特性决定，永磁同步电动机的弱磁性能较差，反电势将随着转速的升高而升高，限制了永磁同步电动机的运行区域。通用的永磁同步电动机，在额定转速(nN)以下为恒转矩调速,在额定转速(nN)以上为恒功率调速,在额定转速以下可以 实现恒转矩调速，但不能实现恒功率调速。见图1，为现有同步电动机的转矩-转速曲线。这样，很难同时兼顾低速与高速性能，尤其需要大转速范围恒功率调速场合，不得不使用变速机构，通过机械变速，以求达到恒功率调速的目的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种同步电动机的运行方法，能使电机运行在恒功率区域中，并提闻最大转速。本专利技术采用以下技术方案一种同步电动机的运行方法，所述电动机包括多组三相定子绕组、程序控制单元和切换控制电路，所述运行方法为(I)当电机运行在功率输出恒定时，程序控制单元判断此时的定子绕组接法；(2)当定子绕组为星形连接时，程序控制单元通过切换控制电路改变接法，由星形接法转为三角形接法；当定子绕组为三角形连接时，程序控制单元通过切换控制电路改变接法，由三角形接法转为星形接法；(3)接法转变后等待下一次电机处于恒功率输出状态。优选地，所述切换控制电路为包括多个与定子绕组连接的开关，根据程序控制单元的信号对开关进行选择性连接。优选地，当定子绕组接法发生转变时，通过电机中的编码器补偿电角度差。优选地，所述电角度差为±30°。本专利技术所涉及的同步电动机的运行方法能扩展永磁同步电动机的速度范围，并可实现大转速范围内的阶梯形恒功率调速。本专利技术要解决的另一个技术问题是提供一种与上述运行方法相适应的运行系统。本专利技术采用以下技术方案一种同步电动机的运行系统，其特征是包括控制器，提供电机电源，记录电机当前参数和接法；程序控制单元，接收所述控制器的信号，设定电机下一个接法；切换控制电路，包括多个与定子绕组连接的开关，根据程序控制单元的信号对开关进行选择性连接；编码器，接受控制器发出的指令进行相位调节。优选地，所述编码器设于电机上，当定子绕组接法发生接法转变时，控制器对编码器补偿电角度差。优选地，所述电角度差为±30°。采用本专利技术所涉及的同步电动机的运行系统，可代替传统的异步电动机与变速箱的结合来进行调速。不仅可以达到上述目的，而且能精简机械设备的传动装置，并提高效率，节约成本，而且降低能耗。附图说明 图I为现有同步电动机的转矩-转速曲线。图2为具体实施方式中表I中状态I至状态3的具体接法，其中TJo = 1,2,3，......)为各定子绕组端。图3为图2中接法所对应的转矩-转速曲线。图4为本专利技术涉及的同步电动机的运行系统。图5为原来的数控机床调速方案示意图。图6为采用本专利技术的技术方案后的数控机床调速方案示意图。具体实施例方式本专利技术涉及的同步电动机的运行方法，包括多组三相定子绕组，程序控制单元和切换控制电路，所述运行方法为(I)当电机运行在功率输出恒定时，程序控制单元判断此时的定子绕组接法；(2)当定子绕组为星形连接时，程序控制单元通过切换控制电路改变接法，由星形接法(Y接)转为三角形接法(△接)；当定子绕组为三角形接法时，程序控制单元通过切换控制电路改变接法，由三角形接法转为星形接法；(3)接法转变后等待下一次电机恒功率转换。所述切换控制电路为包括多个与定子绕组连接的开关，根据程序控制单元的信号对开关进行选择性连接。另外，当定子绕组接法发生转变时，控制器对电机中的编码器补偿电角度差。所述电角度差为±30°。同步电机各接法转换后的相互关系式如下(a为三相定子绕组的支路数，n为各条支路上的绕组线圈数)当a在转变前后不变时，aY接变a A接后感应电势关系公式EaA = I. 732 XEay (I)当接法不变，a改变时，aY (a △)接变naY(naA)接后感应电势关系公式Enay = n X EaY 或 Ena A = n X Ea A (2)当a和接法都发生改变时，a A (aY)接变naY(naA)接后感应电势关系公式EnaY = n/1. 732XEaA 或 EnaA = nX I. 732XEaY (3)同步电机的电势方程为(U :电机相电压；I :定子相电流；Z :定子阻抗；E :反电势)U = E+IXZ (4)由式(I)可知当定子绕组a不发生变化时,无论是Y接变A接,还是A接变Y接，都能改变反电势E ;由式(2)可知不改变星、三角接法只改变a亦可改变反电势E ；由式(3)可知同时变星、三角接法和a也可改变反电势E ;由式⑷可知电动机相电压U必须大于反电势E ；由于反电势在磁场一定的情况下与转速成正比。因此，进行绕组转换后，永磁同步电机反电势E增大或减小，则永磁电动机额定转速随着增大或减小，进而转矩则减小或增大。本专利技术涉及的永磁同步电动机的运行方法是通过不同的定子绕组接法组合，以调整永磁同步电动机的反电动势，进而提高永磁同步电动机运行区域，达到了大转速范围内的阶梯形恒功率调速特性，这样极大的提高了永磁同步电动机的使用范围，使恒功率直驱成为可能。需要注意的，永磁同步电动机Y接与△接转换后，编码器角度由控制器调节(Y接与A接有30度电角度的差值)。设每相定子线圈数为2，则定子绕组接法组合见下表I (其中参数n、a与上同)权利要求1.一种同步电动机的运行方法，所述电动机包括多组三相定子绕组、程序控制单元和切换控制电路，其特征是所述运行方法为(I)当电机运行在功率输出恒定时，程序控制单元判断此时的定子绕组接法；(2)当定子绕组为星形连接时，程序控制单元通过切换控制电路改变接法，由星形接法转为三角形接法；当定子绕组为三角形连接时，程序控制单元通过切换控制电路改变接法，由三角形接法转为星形接法；(3)接法转变后等待下一次电机处于恒功率输出状态。2.根据权利要求I所述的同步电动机的运行方法，其特征是所述切换控制电路为包括多个与定子绕组连接的开关，根据程序控制单元的信号对开关进行选择性连接。3.根据权利要求2所述的同步电动机的运行方法，其特征是当定子绕组接法发生转变时，通过电机中的编码器补偿电角度差。4.根据权利要求3所述的同步电动机的运行方法，其特征是所述电角度差为±30°。5.一种同步电动机的运行系统，其特征是包括 控制器，提供电机电源，记录电机当前参数和接法； 程序控制单元，接收所述控制器的信号，设定电机下一个接法； 切换控制电路，包括多个与定子绕组连接的开关，根据程序控制单元的信号对开关进行选择性连接； 编码器，接受控制器发出的指令进行相位调节。6.根据权利要求5所述的同步电动机的运行系统，其特征是所述编码器设于电机上，当定子绕组接法发生接法转变时，控制器对编码器补偿电角度差。7.根据权利要求6所述的同步电动机的运行系统，其特征是所述电角度差为±30°。全文摘要本专利技术公开了一种同步电动机的运行方法及运行系统。所述同步电动机的运行系统包括控制器，提供电机电源，记录电机当前参数和接法；程序控制单元，接收所述控制器的信号，设定电机下一个接法；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步电动机的运行方法，所述电动机包括多组三相定子绕组、程序控制单元和切换控制电路，其特征是所述运行方法为：(1)当电机运行在功率输出恒定时，程序控制单元判断此时的定子绕组接法；(2)当定子绕组为星形连接时，程序控制单元通过切换控制电路改变接法，由星形接法转为三角形接法；当定子绕组为三角形连接时，程序控制单元通过切换控制电路改变接法，由三角形接法转为星形接法；(3)接法转变后等待下一次电机处于恒功率输出状态。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：聂亚鹏，姜瑜，于孟璐，崔登飞，高晓燕，
申请(专利权)人：上海奥闻电机有限公司，
类型：发明
国别省市：